CN111195899A

CN111195899A - 机器人

Info

Publication number: CN111195899A
Application number: CN201910981679.XA
Authority: CN
Inventors: 藤冈寿
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: US11219999B2; KR20200057621A; US20200156239A1; JP6806124B2; JP2020082215A; EP3663052A1; KR102281411B1; EP3663052B1; CN111195899B

Abstract

提供机器人，能够提高连接作业的效率。机器人具有多关节臂和基部。基部对多关节臂的基端侧进行支承。基部具有主体部和连接器单元。主体部在支承多关节臂的支承面上设置有开口。连接器单元配置有与设置于主体部的内部的内部线缆连接的线缆连接器，并且以线缆连接器中的外部线缆用的连接口朝向开口的方式设置在主体部的内部。另外，主体部在对置的主体侧面分别具有管连接器，该管连接器将外部管与设置于内部的内部管连结起来。

Description

机器人

技术领域

本发明的实施方式涉及机器人。

背景技术

以往，公知有将对多关节臂的基端侧进行支承的基部固定于地面等安装面的机器人。另外，公知有如下的机器人：通过使基部为长方体状的形状，并且使支承多关节臂的面以外的5个面为安装面，从而应对了落地式和壁挂式(例如，参照专利文献1)。

另外，在机器人上有时连接多条供电用的线缆，从防止线缆与多关节臂的干涉的观点出发，还提出了将线缆导入基座部的内部的技术。

专利文献1：日本特开2018-126831号公报

但是，在将多条线缆导入基座部的情况下，各线缆的连接作业容易变得复杂，在连接作业的效率方面还存在改善的余地。

发明内容

实施方式的一个方式的目的在于，提供能够提高连接作业的效率的机器人。

实施方式的一个方式的机器人具有多关节臂和基部。基部对所述多关节臂的基端侧进行支承。基部具有主体部和连接器单元。主体部在支承所述多关节臂的支承面上设置有开口。连接器单元配置有与设置于所述主体部的内部的内部线缆连接的线缆连接器，并且以所述线缆连接器中的外部线缆用的连接口朝向所述开口的方式设置在所述主体部的内部。

根据实施方式的一个方式，能够提供可提高连接作业的效率的机器人。

附图说明

图1是示出实施方式的机器人的概要的图。

图2是基部的侧视图。

图3是示出主体部中的线缆和管的位置关系的示意图。

图4是线缆管道的仰视图。

图5是线缆管道的侧视图。

图6是示出线缆的连接步骤的流程图。

图7是机器人的立体图。

标号说明

10：机器人；10AR：多关节臂；10B：基部；10S：回转部；11：第1臂；12：第2臂；13：第3臂；14：手腕部；14a：回转部；14b：旋转部；100：主体部；101：上表面(支承面)；101a：开口；102：侧面(主体侧面)；103：背面；200：支架；300：连接器单元；310：线缆连接器；320：板；400：线缆管道；401：上表面；402：侧面(管道侧面)；403：底面；410：贯通孔；411：锪孔；450：线缆接地；460：导出部；470：螺栓；510：管连接器；520：分支连接器；A0：回转轴；A1：第1轴；A2：第2轴；A3：第3轴；A4：第4轴；A5：第5轴；C1：内部线缆；C2：外部线缆；G：密封垫；JE：弯管接头；T1：内部管；T2：外部管；TH：薄壁部。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请所公开的机器人的实施方式详细进行说明。另外，本发明并不受以下所示的实施方式限定。另外，以下，主要对机器人为6轴的所谓垂直多关节机器人的情况进行说明，但机器人的轴数和轴结构不限于此。

另外，在以下所示的实施方式中，使用了“正交”、“垂直”、“平行”或“铅垂”之类的表述，但不需要严格满足这些状态。即，上述各表述容许制造精度、设置精度、处理精度、检测精度等的偏差。

首先，使用图1对实施方式的机器人10的概要进行说明。图1是示出实施方式的机器人10的概要的图。另外，在图1中，主要示出了机器人10的基部10B的结构，关于多关节臂10AR，将安装部分仅用虚线表示，省略了具体的形状记载。另外，关于机器人10的整体例，使用图7在后面进行叙述。

另外，在图1中，为了容易理解说明，图示了三维直角坐标系，该三维直角坐标系包含铅垂向上为正方向的Z轴、基部10B的背面侧为负方向且正面侧为正方向的Y轴。另外，关于X轴，在从基部10B的背面侧观察时，将“左侧”设为负方向，将“右侧”设为正方向。以下，有时记载为“左侧”或“右侧”。另外，在以下的说明所使用的其他附图中有时也示出了该直角坐标系。

如图1所示，实施方式的机器人10的基部10B包含主体部100和一对支架200，该一对支架200用于将主体部100安装于设置面。另外，也可以通过对主体部100实施用于安装于设置面的加工而省略支架200。

主体部100对多关节臂10AR的基端侧进行支承，并且例如借助支架200固定于地面或顶面等设置面。一对支架200分别对主体部100的侧面102(主体侧面102)进行支承，并且将主体部100相对于设置面固定。

在主体部100的内部收纳内部线缆C1，该内部线缆C1向设置于机器人10的致动器和传感器等电子设备供电。另外，内部线缆C1经由连接器单元300而与外部线缆C2连接。

另外，在本实施方式中，对内部线缆C1和外部线缆C2是供电线缆的情况进行说明，但也可以是传递电子信号的通信线缆，还可以将供电线缆和通信线缆混在一起。以下，有时将内部线缆C1和外部线缆C2总称为“线缆C”。线缆C可以是单一的线缆，也可以是将多个线缆一起包覆而成的集合线缆。

如图1所示，主体部100中对多关节臂10AR进行支承的支承面101(在图1中为主体部100的上表面101)上设置有开口101a。另外，在主体部100的内部设置有连接器单元300，该连接器单元300包含多个线缆连接器310。这里，连接器单元300以线缆连接器310中的外部线缆C2用的连接口朝向开口101a的姿态固定在主体部100的内部。

在线缆连接器310的背侧(与开口101a的朝向相反的一侧)分别连接有内部线缆C1，通过将外部线缆C2经由开口101a连接于线缆连接器310，从而外部线缆C2与内部线缆C1导通。另外，在外部线缆C2的末端设置有与线缆连接器310对应的端子，从而容易与线缆连接器310连接。另外，也可以省略该端子。

另外，在图1中示出了多个线缆连接器310呈矩阵状排列而成的连接器单元300，但线缆连接器310的个数可以是1个以上的任意个数。另外，线缆连接器310的排列并不限于矩阵状，可以排成一列，也可以随机排列。

这样，机器人10在主体部100的支承面101上设置有开口101a，并且使连接器单元300的连接口朝向开口101a侧，因此能够高效地进行外部线缆C2相对于连接器单元300的连接作业。

另外，机器人10也可以具有在进行外部线缆C2的连接作业的情况下主体部100的内部中的空气管等管不会成为障碍的结构，关于这一点的详细内容，使用图3在后面进行叙述。另外，机器人10也可以具有覆盖开口101a并且收纳外部线缆C2的末端侧的线缆管道，关于这一点的详细内容，使用图4等在后面叙述。

接着，使用图2对图1所示的基部10B进一步详细进行说明。图2是基部10B的侧视图。另外，图2相当于从X轴正方向侧观察基部10B的侧视图。另外，在图2中，省略了图1所示的多关节臂10AR的记载。

如图2所示，在一对主体侧面102上，在靠近背面103的位置分别设置有用于连接空气管等管T(参照图3)的管连接器510。另外，以下，将收纳在主体部100的内部的管T记载为内部管T1，将从主体部100的外部连接到主体部100的管T记载为外部管T2。管T供气体或液体等流体流通。

这里，在图2中，示出了主体侧面102中的右侧的主体侧面102A，并且一并示出了设置于主体侧面102A的管连接器510A。另外，在图2中例示了8个管连接器510A，但管连接器510A的个数可以根据需要设为1个以上的任意个数。另外，关于主体侧面102的左侧，使用图3在后面进行叙述。

另外，如图2所示，在上表面101上以能够装卸的方式设置有线缆管道400，该线缆管道400覆盖图1所示的开口101a，并且收纳外部线缆C2的末端侧。另外，关于线缆管道400，也与管连接器510同样地设置在靠近背面103的位置。

也就是说，线缆管道400设置在管连接器510的上方。另外，在图2中，示出了背面103侧具有低1层的台阶的上表面101，但也可以省略该台阶。另外，关于线缆管道400的详细内容，使用图4等在后面进行叙述。

接着，使用图3对主体部100中的线缆C和管T的位置关系进行说明。图3是示出主体部100中的线缆C和管T的位置关系的示意图。这里，图3相当于从主体部100的背面103侧(Y轴负方向侧)观察时的主体部100的内部的透视图。另外，省略了表示各部件的切断面的剖面线。

如图3所示，在主体部100的内部收纳有内部线缆C1和内部管T1。这里，在开口101a的下方设置有连接器单元300，该连接器单元300固定于主体部100的内壁等，在连接器单元300的下方配置有内部管T1。

也就是说，在连接器单元300与开口101a之间确保有用于将外部线缆C2与线缆连接器310连接的作业空间WS。由此，在外部线缆C2的连接作业时，通过连接器单元300来阻碍对内部管T1的触及，因此能够防止容易伴随连接作业产生的内部管T1的弯折或损伤。

如图3所示，连接器单元300具有线缆连接器310和将主体部100的内部空间上下隔开的板320。线缆连接器310以外部线缆C2用的连接口朝上(朝向开口101a)的姿态被板320支承。另外，在线缆连接器310的另一端连接有内部线缆C1。

另外，在图3中例示了平板状的板320，但只要能够将内部管T1的配置空间和用于连接外部线缆C2的作业空间WS隔开，则可以是任意形状。例如，可以使板320的端部向上方或下方弯折，或者在板320的上部设置将作业空间WS仅限定在板320的上方的围栏。

另外，如图3所示，在一对主体侧面102(主体侧面102A和主体侧面102B)上，在彼此对置的位置设置有管连接器510。也就是说，设置于主体侧面102A的管连接器510和设置于主体侧面102B的管连接器510的数量相同。另外，将设置于主体侧面102A的管连接器510设为管连接器510A，将设置于主体侧面102B的管连接器510设为管连接器510B。

内部管T1经由分支连接器520而分支成两个，分支后的内部管T1与对置的管连接器510A和管连接器510B分别连接。另外，如图3所示，分支连接器520配置在比连接器单元300靠下侧的位置。

这里，分支后的内部管T1分别经由弯管接头JE而与管连接器510连接。这里，弯管接头JE是轴线弯曲并且弯曲的接头部分能够绕着弯曲前的轴线进行旋转的类型的接头。通过使用弯管接头JE，例如，能够使内部管T1的方向朝向下侧，并且能够使内部管T1可靠地远离作业区域WS。另外，弯管接头JE的弯曲角度并不限于直角，可以是任意角度。

这样，内部管T1被分支为两个，既与主体侧面102A的管连接器510A连接，也与主体侧面102B的管连接器510B连接。也就是说，在对置的主体侧面102的哪个面上都能够分别配置与内部管T1连接的管连接器510。

因此，能够将外部管T2只集中连接在对置的主体侧面102的一侧。例如，在难以与主体部100的左侧连接的环境的情况下，将外部管T2集中连接到主体侧面102A的管连接器510A即可，在难以连接到右侧的环境的情况下，将外部管T2集中连接到主体侧面102B的管连接器510B即可。在图3中示出了将所有外部管T2集中连接到主体侧面102A侧的情况。

另外，也可以将所有外部管T2中的一部分连接到管连接器510A，将剩余部分连接到管连接器510B。另外，只要在一对管连接器510A和管连接器510B中的不连接外部管T2的一方安装盖部件等而堵住管连接器即可。

另外，在图3中，示出了最上侧的管连接器510位于比连接器单元300更高的位置的情况，但也可以将所有管连接器510设置在比连接器单元300的板320低的位置。由此，能够更不容易进行从作业区域WS向内部管T1的触及。

另外，也可以使管连接器510的配置与图3同样，使板320的靠管连接器510A侧的端部和靠管连接器510B侧的端部向上侧弯折。这样的话，能够不容易进行从作业区域WS向内部管T1的触及。

接着，使用图4和图5对图2所示的线缆管道400进一步详细进行说明。图4是线缆管道400的仰视图，图5是线缆管道400的侧视图。另外，在图4和图5中示出了底面侧敞开的有底筒状且长方体状的线缆管道400。另外，在图5中示出了图1所示的主体部100的上表面(支承面)101的一部分。

首先，使用图4对线缆管道400的底面形状进行说明。如图4所示，线缆管道400具有底面403，该底面403覆盖图1所示的开口101a的周围，被挖成与开口101a连通。另外，在底面403上形成有分别贯通4个角部的贯通孔410。这里，底面403的外形是正方形状。另外，相邻的贯通孔410的轴线间的宽度(距离)均为“W”，分别相等。

另外，线缆管道400具有4个管道侧面402。这里，4个管道侧面402中的任一个具有开口，设置有作为气密性确保机构的导出部460，该导出部460包含安装于图1所示的外部线缆C2的线缆接地450。也就是说，在管道侧面402的任一个上设置的开口都被导出部460堵住。

这里，线缆接地450例如被沿着外部线缆C2(参照图3)的轴线的平面分割成两部分，能够将外部线缆C2的末端侧的剩余长度设为任意的长度。另外，线缆接地450在借助导出部460确保了与线缆管道400的气密性的状态下安装于管道侧面402的任一个。

这里，如上述那样，相邻的贯通孔410的轴线间的宽度分别相等，因此导出部460的方向能够容易变更。另外，在图4中例示了导出部460朝向Y轴负方向侧的情况，但无论是Y轴正方向侧、X轴正方向侧以及X轴负方向侧中的哪个方向，都不需要追加的加工等，能够容易地变更导出部460的方向(即，外部线缆C2的导出方向)。

接着，使用图5对线缆管道400的侧面形状进行说明。如图5所示，线缆管道400中的管道侧面402的形状是高度比宽度小的矩形状。另外，在线缆管道400与主体部100的上表面101之间设置有与图4所示的底面403相同形状的密封垫G。另外，通过使用密封垫G，能够提高主体部100与线缆管道400的气密性。

另外，在管道侧面402的端部形成有在图4中也示出的贯通孔410。而且，线缆管道400借助在贯通孔410中贯通的螺栓470而固定于主体部100的上表面101。这里，螺栓470具有外径比贯通孔410的内径小的轴和外径比轴大的头部，在轴的末端形成有紧固用的螺纹槽。

另外，在贯通孔410的上端形成有收纳螺栓470的头部的锪孔411。也就是说，螺栓470的头部不从线缆管道400的上表面401突出。由此，能够防止障碍物等卡在线缆管道400上的情况。另外，也可以省略锪孔411。

贯通孔410的轴线间的宽度为“W”，贯通孔410的高度为“H”。这里，轴线间的宽度与贯通孔410的高度之间的关系由式“W≤H×2”表示。也就是说，轴线间的宽度(距离)为贯通孔410的高度的2倍以下。

这样，通过使轴线间的宽度为贯通孔410的高度的2倍以下，能够向整个底面403传递将线缆管道400向上表面101安装时的螺栓470的头部所产生的按压力。这是因为，由螺栓470的头部产生的按压力以相对于线缆管道400呈圆锥状扩展的方式传递，圆锥的斜面的倾斜度大致为45度。

也就是说，由1个螺栓470产生的按压力在宽度方向上传递到贯通孔410的高度“H”的范围，因此当使轴线间的宽度为“H”的2倍以下时，在整个宽度上传递按压力。另外，由于按压力以头部的外周为起点进行传递，所以通过增大头部的外径或者使用外径比头部大的垫圈，能够扩大按压力的传递范围。

这里，锪孔411的高度通常比线缆管道400的高度小，因此也可以将侧面402的高度视为贯通孔410的高度即“H”。另外，贯通孔410分别设置于侧面402的端部，因此也可以将侧面402的宽度视为贯通孔410的轴线间的宽度即“W”。也就是说，也可以将侧面402的宽度视为侧面402的高度的2倍以下。

另外，如图5所示，也可以在线缆管道400的侧面402设置薄壁部TH，该薄壁部TH为上表面401较宽且朝向底面403变窄的形状(倒三角形状)。如上述那样，通过在螺栓470的按压力难以到达的部位(上述的圆锥所不包含的区域)设置薄壁部TH，能够可靠地传递按压力，并且能够实现线缆管道400的轻量化。该薄壁部TH能够设置在用于设置导出部460的侧面402以外的侧面402。

接着，使用图6对使用了线缆管道400的线缆C的连接步骤进行说明。图6是示出线缆C的连接步骤的流程图。如图6所示，将通过了导出部460的外部线缆C2的末端侧以留有剩余长度的方式收纳于线缆管道400(步骤S101)。

这里，线缆管道400具有长方体状的内部空间，因此，例如通过将外部线缆C2以多次弯曲的状态进行收纳，能够确保足够的剩余长度。另外，由于能够在线缆管道400的底面403朝向上方的状态下进行作业，所以容易进行作业。

接着，将线缆接地450安装于外部线缆C2(步骤S102)。这里，线缆接地450能够沿着外部线缆C2自由滑动。另外，也可以在步骤S101的步骤之前进行步骤S102的步骤。

接着，将线缆接地450固定于线缆管道400的导出部460(步骤S103)。通过将线缆接地450安装于导出部460，确保了外部线缆C2与线缆管道400的气密性。

然后，将外部线缆C2与连接器单元300连接(步骤S104)。另外，也可以紧接着步骤S101的步骤之后，或者紧接着步骤S102的步骤之后进行步骤S104的步骤。

接着，在将线缆管道400中的导出部460的方向从上述4个方向中设为期望的方向之后，将线缆管道400固定于基部10B(步骤S105)。另外，由于在连接器单元300中预先连接有内部线缆C1，所以通过这些步骤，内部线缆C1与外部线缆C2的导通作业完成。

另外，通过步骤S105的步骤，确保了线缆管道400与主体部100的开口101a的周围的气密性。由此，主体部100的内部与机器人10的外部被隔离。例如，即使将机器人10设置在爆炸性气氛中，机器人10的内部也与爆炸性气氛隔离。

如图6所示，根据本实施方式的具有基部10B的机器人10，容易进行线缆C的连接作业。因此，能够减少将机器人10设置于设置现场时的作业劳力，另外，能够缩短作业时间。

另外，在本实施方式的具有基部10B的机器人10中，将用于使外部线缆C2导入到内部的开口101a设为一个部位，通过变更线缆管道400的安装方向来应对外部线缆C2的连接方向。因此，不需要根据外部线缆C2的连接方向在多个部位设置开口，能够抑制制造成本。

接着，使用图7对具有基部10B的机器人10的例子进行说明。图7是机器人10的立体图。如图7所示，机器人10是具有回转轴A0～第5轴A5这6个轴的所谓的垂直多关节机器人。这样，由于机器人10是6轴机器人，所以末端的位置具有3个自由度，末端的方向具有3个自由度。也就是说，能够将末端自由变更为三维的任意的位置且三维的任意的方向。

如图7所示，机器人10从基端侧朝向末端侧具有图1等所示的基部10B(由于省略了支架200，所以仅图示了主体部100)、回转部10S、第1臂11、第2臂12、第3臂13以及手腕部14。这里，回转部10S～手腕部14相当于图1所示的多关节臂10AR。另外，能够在手腕部14的末端侧以能够装卸的方式安装作业用的任意工具。

另外，在“臂”的概念中，除了第1臂11、第2臂12以及第3臂13之外，还包括手腕部14和回转部10S。也就是说，在机器人10中，可以将旋转或回转等可动部位称为“臂”。

由于使用图1等对基部10B进行了详细说明，所以省略了这里的说明。回转部10S被支承于基部10B，绕铅垂方向的回转轴A0进行回转。第1臂11的基端侧被支承于回转部10S，并且该第1臂11绕与回转轴A0垂直的第1轴A1进行回转。第2臂12的基端侧被支承于第1臂11的末端侧，并且该第2臂12绕与第1轴A1平行的第2轴A2进行回转。

第3臂13的基端侧被支承于第2臂12的末端侧，并且该第3臂13绕与第2轴A2垂直的第3轴A3进行旋转。手腕部14包含回转部14a和旋转部14b。回转部14a的基端侧被支承于第3臂13的末端侧，并且该回转部14a绕与第3轴A3垂直的第4轴A4进行回转。

旋转部14b的基端侧被支承于回转部14a的末端侧，并且该旋转部14b绕与第4轴A4正交的第5轴A5进行旋转。另外，能够在旋转部14b的末端侧安装上述工具等。另外，回转部14a和旋转部14b是中空的，与工具连接的线缆或管等贯穿插入在该中空部分中。由此，不需要绕手腕部14配置线缆等，因此能够提高机器人10的作业性。

另外，图7所示的机器人10是一例，图1等所示的基部10B能够适用于所有轴数或轴结构的多关节臂10AR中。

如上述那样，实施方式的机器人10具有多关节臂10AR和基部10B。基部10B对多关节臂10AR的基端侧进行支承。基部10B具有主体部100和连接器单元300。主体部100在对多关节臂10AR进行支承的支承面101上设置有开口101a。

连接器单元300配置有与设置于主体部100的内部的内部线缆C1连接的线缆连接器310，并且以线缆连接器310中的外部线缆C2用的连接口朝向开口101a的方式设置于主体部100的内部。另外，主体部100在对置的主体侧面102上分别具有管连接器510，该管连接器510将外部管T2与设置于内部的内部管T1连结起来。

这样，机器人10在基部10B的支承面101上设置有开口101a，并且连接器单元300的连接口朝向开口101a侧，因此能够高效地进行外部线缆C2相对于连接器单元300的连接作业。因此，能够提高针对机器人10的连接作业的效率化。

另外，在本实施方式中，对设置于主体部的开口为矩形状、堵住开口的线缆管道的底面形状为正方形状的情况进行了说明，但也可以使该开口为圆状，使线缆管道的底面形状也为圆状。这样，能够自由变更线缆管道中的外部线缆的导出方向。另外，关于线缆管道的侧面形状，也可以是圆顶状等半球形状。

本领域技术人员可以容易地导出更多的效果和变形例。因此，本发明的更广泛的方式不限于如以上那样表示和描述的特定细节和代表性实施例。因此，在不脱离由所附的权利要求书及其均等物定义的总括性发明概念的精神或者范围的情况下，能够实现各种变更。

Claims

1.一种机器人，其特征在于，该机器人具有：

多关节臂；以及

基部，其对所述多关节臂的基端侧进行支承，

所述基部具有：

主体部，其在支承所述多关节臂的支承面上设置有开口；以及

连接器单元，其配置有与设置于所述主体部的内部的内部线缆连接的线缆连接器，并且以所述线缆连接器中的外部线缆用的连接口朝向所述开口的方式设置在所述主体部的内部。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，

所述主体部在对置的主体侧面分别具有管连接器，该管连接器将外部管与设置于所述主体部的内部的内部管连结起来。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，

该机器人具有分支连接器，该分支连接器对所述内部管进行分支，

由所述分支连接器分支后的所述内部管分别与所述对置的主体侧面的所述管连接器连接。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，

所述分支连接器配置在比所述连接器单元靠下侧的位置。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的机器人，其特征在于，

该机器人具有能够装卸的线缆管道，该线缆管道覆盖所述支承面的所述开口，并且收纳与所述线缆连接器的所述连接口连接的所述外部线缆的末端侧。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，

所述线缆管道在从所述开口观察时为正方形状，并且是与所述开口对应的面敞开的有底筒状。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，

所述线缆管道在4个管道侧面中的任一个管道侧面具有导出所述外部线缆的导出部。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，

所述线缆管道具有在从所述开口观察时分别贯通4个角部的贯通孔，

在所述管道侧面上，所述贯通孔的轴线间的宽度为所述贯通孔的高度的2倍以下。